エアナイフはどのように機能しますか?気流の物理学、ブロワーのサイズ設定、およびセットアップガイド

1 時間に 24,000 本のボトルを稼働させる PET 瓶詰めラインでは、各キャップに約 0.05 ml の水が残った状態でリンストンネルを出ます。 40平方メートルのコンベアを移動すると、1時間あたり最大1リットル以上の液体が流れ込み、インクジェットの日付コードを汚したり、ケースパッカーを詰まらせたり、40フィート下流の漏れ検知器をつまずかせたりするのに十分な量です。製品に触れずに 300 ミリ秒以内にこの問題を解決するコンポーネントは、エアナイフです。

エアナイフは、低圧、大容量の送風機の空気を移動する空気の平らなカーテンに変え、圧力ではなく勢いによって液体、ほこり、破片を除去します。そのため、エネルギーの一部を消費しながら、圧縮空気ノズルのバンクを退避させることができます。

エアナイフの実際の機能

エアナイフは、低圧ブロワーの空気を薄い高速シートに変換し、そのシートを使用して液体、塵、または破片を表面から非接触で剥がすために連続的に機械加工されたスロットを備えた密閉プレナムです。

エアナイフ: 通常幅 0.05 mm ～ 1.0 mm の排出スロットが大量の空気を加速して、密着したフラットカーテンを形成する加圧チャンバーです。カーテンは 100 ～ 300 mm の移動量を保持するため、丸いノズルがすでに分散している場所に正確に力を伝達します。

残りは配管とジオメトリです。ブロワーは、通常、ブロワー供給ユニットでは 2 ～ 10 kPa、圧縮空気バージョンでは 400 ～ 550 kPa の低静圧で空気をチャンバーに押し込みます。内部バッフルが圧力を均等化するため、出口速度はスロットの全長に沿って均一に保たれます。これは、ナイフの長さが 1,200 mm で製品が 1,200 mm のウェブの場合に重要です。その後、スロットが変換を実行します。同じ体積の空気を 3,000 平方ミリメートルのダクトではなく 60 平方ミリメートルの隙間に強制的に通すと、すべての空気が同じ秒内に通過する必要があるため、空気の速度が速くなる必要があります。

0.05～1.0mm 一般的な工業用ナイフの排出スロット幅

90～150m/秒 シートがスロットから出るときの空気速度

20:1～40:1 周囲の空気が巻き込みによって引きずられる

ナイフは約 100 mm から最大 3 m までの固定長で作られており、3 つの基本的な形状があります。平らな製品には直線、回転テーブル上の缶やボトルには円形、輪郭のある表面には湾曲または角度が付けられています。通常、購入者がまだ決定しなければならない変数は、空気供給と取り付け距離の 2 つだけです。

なぜ薄い空気のシートが丸いノズルに勝るのか

薄いシートは、連続性、コアンダ効果、エントレインメントという 3 つの効果が連携して機能するため、丸いジェットよりも優れた性能を発揮します。

ブロワーは密閉されたチャンバーを加圧します

ルーツブロワーまたは多段遠心ブロワーがプレナムを満たします。圧力は控えめで体積は大きく、これがこれらの機械が最も効率的に動作する負荷点です。

バッフルは圧力を均一にします

内部バッフリングがないと、空気は入口端にたまり、遠端では空気が枯渇します。これが、安価に作られたナイフがウェブの一方の端を乾燥させ、もう一方の端を濡れたままにする理由です。

スロットは空気を加速します

継続が効果を発揮します。同じ体積をはるかに小さい開口部から絞り出すと、それに比例して速度が上昇します。静圧は速度と引き換えに行われ、速度が表面から水を持ち上げます。

コアンダ効果によりシートを表面に保持

移動する空気の流れは近くの表面に従う傾向があるため、カーテンは製品に跳ね返るのではなく製品を抱きしめ、水を霧状にしてキャップに戻すのではなく、コンベアの端に向かって掃き出します。

エントレインメントにより流れが増大する

高速シートは周囲の静止空気を引きずります。毎分 3 立方メートルの速度で供給されるナイフは、地表で毎分 60 ～ 120 立方メートル移動でき、その追加の空気にはコストはかかりません。

丸いノズルが圧力の問題を解決します。エアナイフはカバレージの問題を解決します。この 1 つの違いで、2 つの間の運用コストの差のほとんどが説明されます。

ブロワー供給または圧縮空気: どのエアナイフが適合するか

ラインが年間数百時間以上稼働する場合、ほとんどの場合、ブロワーから供給される空気がより安価な解決策となります。圧縮空気が威力を発揮するのは、本当に送風機を取り付けるスペースがない場合、またはナイフが一度に数秒間噴射される場合のみです。

ブロワー式エアーナイフ

2～10kPaで動作するため、空気自体が安価です。
立方メートルあたりのエネルギーは通常、工場の空気より 60 ～ 90% 低い
専用のブロワー、供給パイプ、そして通常はスターターまたは制御キャビネットが必要です
ナイフでは音が大きいため、音響エンクロージャがパッケージの一部であることがよくあります
継続的な作業で最大の利益が得られます: 瓶詰め、缶詰め、ウェブの乾燥、部品の洗浄

圧縮空気エアーナイフ

400 ～ 550 kPa の工場空気で動作し、すぐに利用可能
設置が最も簡単で、ブロワー、スターター、追加の床スペースが不要
毎分空気を計量するため、継続的に運転するとコストがかかる
断続的な作業、改造、タイトな機械フレームに適しています
風量が少ないので静かになりやすい

経験則: ブロワーエアのコストは、産業用電力価格で 1 立方メートルあたり圧縮空気の約 10 分の 1 です。 900 mm ナイフに供給する 15 kW ブロワー 1 台で 10 個以上の 4 分の 1 インチノズルが廃棄される可能性があり、通常はこの比較によって回収が行われます。

ブロワーの選択はナイフに従うものであり、その逆ではありません。エアナイフは圧力よりも容積を必要とするため、高流量と中程度の圧力を備えた機械が自然に適合します。ブロワー、ファン、コンプレッサーの間の実際的な境界は、サイズを決定する前に検討する価値があります (「産業用送風機とファンやコンプレッサーの違い）。

1 つのナイフで幅の広いコンベアをカバーする必要がある長いラインの場合、フィルターに負荷がかかり周囲温度が上昇しても、高流量入口マシンがプレナムを満杯に保ちます。

RH Series High Flow Inlet Multistage Centrifugal Blower

RHシリーズ大流量入口多段遠心ブロワ幅の広いコンベアエアナイフラインの場合、この直結型 RH ブロワーは、ギアボックスなしで高流量要求全体にわたってプレナム圧力を維持します。製品を見る→

うまくいくかどうかを決める数字

エアナイフが製品を乾燥させるか、単に騒音を発生させるかは、スロット幅、シート速度、静圧、風量、騒音レベルの 5 つの数値によって決まります。

ブロワー送風エアナイフの一般的な動作値と、それぞれが制御する作業。
スロット幅	0.05～1.0mm	シートの厚さと範囲を設定します。幅が広すぎるとシートが遅くて柔らかくなります。狭すぎると笛が鳴り、熱くなり、ブロワーに負荷がかかります。
スロットでのシート速度	90～150m/s	水と粉塵が実際に表面から離れるかどうかを判断します。およそ 70 m/s 未満では、水の膜が通過しても残ります。
静圧	2 ～ 10 kPa の送風機が供給されます。 400～550kPaの圧縮空気	乱流によってカーテンがばらばらになる前に、シートがどの程度結合するかを制御します。
風量	ナイフ 300 mm あたり 3 ～ 8 立方メートル/分	縞を残さずに現実的に実行できるコンベア速度を設定します。
騒音レベル	1mで75～95dB(A)	オペレーターの危険にさらされるかどうか、およびナイフと一緒に筐体の予算を確保する必要があるかどうかを決定します。

どの設置においても距離は重要な変数です。ブロワーで送られるシートは、100 mm 移動するごとに速度がおよそ 10 ～ 15 パーセント失われるため、製品から 250 mm の位置に取り付けられた同じナイフは、50 mm の場合とまったく同じように動作します。

エアナイフがお金を稼ぐ場所

エアナイフは、次のステップに進む前に表面を乾燥、清潔、または冷却する必要がある場合や、製品に触れることができない場合に使用されます。

飲料ライン すすぎ、低温殺菌または冷却後のキャップ、缶およびボトル。

食品加工 包装または冷凍する前に、農産物、トレイ、スライスされた製品を洗浄します。

ウェブと映画 エッジが濡れていると見当合わせが損なわれるコーティング、印刷、ラミネートライン。

金属部品 洗浄後、塗装または組み立ての前に乾燥とチップの除去を行います。

ガラスとパネル コーティング、ラミネート、または焼き戻しの前にシートをクリーニングします。

コンベヤ ベルト、レール、転写ポイントからパンくず、ほこり、スクラップを取り除きます。

安定したヒス音が聞こえる場所であればどこでも、圧縮空気が、送風機がおそらくランニングコストの 10 分の 1 で実行できる仕事を行っています。ヒスという音が伝わります。

騒音は、購入者を惹きつける唯一のコストです。しっかりとした構造のナイフは、1 メートルの距離で 75 ～ 95 dB(A) の範囲に収まります。工場の聴覚保護規則内に収まる最も安価な方法は、ナイフのスロットルを絞るのではなく送風機を囲うことです。スロットルを行うと、支払ったばかりのパフォーマンスが得られるからです。

Roots Blower Acoustic Enclosure with Ventilation and Hinged Access

換気とヒンジ付きアクセスを備えたルーツブロワー吸音エンクロージャルーツブロワーの騒音を 15 ～ 20 dB(A) 低減する耐候性の換気エンクロージャにより、エアナイフを絞ることなくメンテナンスにアクセスできます。製品を見る→

パフォーマンスを損なう設定ミス

パフォーマンスが低下するほとんどのエアナイフ設置は、空気圧によるものではなく機械的な理由で故障し、その損失は機械の故障ではなく、製品の空気流量の減少として現れます。

正しくインストールされたベースライン 100%

ナイフの取り付け位置が 150 mm 遠すぎる 78%

供給パイプは体積の割に小さめ 72%

スロットリップのバリまたは汚れ 65%

間違った攻撃角度 58%

入口濾過なし 50%

同じ問題がプラント全体で繰り返されますが、それらはすべて最初のボルトが締められる前に回避可能です。

供給パイプのサイズは体積ではなく圧力に基づいているため、長いナイフの先端ではプレナムが枯渇してしまいます。
ガードまたはセンサーが邪魔だったためにナイフが 200 mm 離れたところに押し込まれ、同伴された空気の流れのほとんどが静かにキャンセルされました。
ワイヤーブラシでスロットを清掃し、リップにバリを取り、層状のシートをボロボロの状態にします
ゴミの多いラインには入口フィルターがないため、糸くずが 0.1 mm の隙間を徐々に埋めていきます。
すでに他の機器に使用されているヘッダーから空気が取り込まれるため、別の機械がサイクルするたびにナイフの性能が変化します
騒音は、送風機を囲むのではなくナイフを絞ることで解決され、乾燥性能と引き換えにデシベル測定値が得られます。

エアナイフはシステムであり、付属品ではありません。適切なサイズのブロワー、容積に応じたサイズの供給パイプ、フィルター付き注入口、および適切な距離にあるナイフは、連携して機能するか、または連携して機能しません。

そのため、ブロワー、スターター、および制御装置が出荷前に相互に適合するパッケージ化された配置により、メンテナンスチームが追跡しなければならないフィールド変数のほとんどが除去されます。

R-BOX Packaged Roots Blower with Integrated Control Cabinet

R-BOX 一体型制御盤搭載ルーツブロワパッケージ工場で調整されたブロワー、スターター、エアレーションおよびガス供給用の制御パッケージ。リモート監視と現場での設置変数の削減が可能です。製品を見る→

ブロワー、エンクロージャ、および制御キャビネットを 1 つの屋根の下で構築するサプライヤーは、すでに床にボルトで固定されている機械にカタログナイフを押し付ける代わりに、プレナムをブロワーの曲線に合わせることができます。また、ナイフのデータシートよりも製造の背景が重要です ( 会社概要と製造背景）。

エアナイフに関するエンジニアからのよくある質問

エアーナイフには圧縮空気が必要ですか?

いいえ。スロットが体積を速度に変換し、そのために高いライン圧力を必要としないため、ほとんどの工業用エアナイフはブロワーによって 2 ～ 10 kPa で供給されます。圧縮空気バージョンは、断続的な作業、改造作業、およびブロワーを取り付けることができない機械フレーム用に存在します。

エアナイフにはどれくらいの圧力が必要ですか?

ブロワー供給ナイフは通常、2 ～ 10 kPa の静圧と、長さ 300 mm あたり 3 ～ 8 立方メートル/分で動作しますが、圧縮空気ナイフは 400 ～ 550 kPa を使用します。ヘッダーの圧力計の測定値ではなく、スロットでのシート速度が、表面が乾燥するかどうかを予測する数値です。

エアナイフは製品からどのくらいの距離に置く必要がありますか?

ほとんどの線では 25 mm ～ 150 mm の間です。速度が 100 mm の移動ごとに約 10 ～ 15 パーセント減衰するため、近い方が強力ですが、バタバタする製品と接触する危険性もあるため、通常はコンベアの安定性が最終ギャップを設定します。

1 つのエアナイフでコンベア全体を乾燥できますか?

長さと風量がベルトの幅と速度に一致する場合のみ。適用範囲は、圧力ではなく、ナイフの長さと総体積の関数であるため、同じブロワーで送られる幅の広いナイフは、常に狭いシートよりも柔らかいシートを生成します。

まずは義務から始めましょう。つまり、何を表面から出さなければならないのか、製品がどのくらいの速さで移動するのか、ラインの周りにどのくらいのスペースがあるのか、ということです。これら 3 つの答えにより、ナイフの長さ、エアフロー、送風機の順に設定されます。それ以外はすべて、デザインを保存するか、静かに無駄にするインストールの詳細です。